Специалистам двигателестроения

[SKR]

2 BOSCH:

Я и в мыслях не держал, оскорбить или ещё как обидеть, но вы сами подставляеетесь.
Умение работать в каком либо САПР, не делает человека профессионалом во всём. Конечно, гении бывают, которые опрокидывают стереотипные представления о фигуре специалиста, но это не тот случай.

Не хочу повторять всё, что написал Denis, потому, что согласен с ним по большинству пунктов. Экзотические кострукции вообще нет смысла рассматривать, поскольку и на производство традиционного и проверенного  двигателя денег ни кто не даст, а с экзотикой риск вообще не предсказуем.
А вложения требуются не малые и я не рискнул бы связываться с российскими предприятиями, впрочем с украинскими тоже.
Это попадалово по определению.
Проще всего заказать комплектующие в Европе и Штатах, там это нормальная практика, когда мелкая фирма не утруждает себя содержанием парка специализированного оборудования, при небольшой серии.
На сегодня, цикл изготовления опытного мотора от ПКД до готового,  составляет всего 10-15 дней и он на стенде.
Не смотря на то, что в Москве современные технологии прототипирования уже представлены во всём многообразии, полный цикл ещё не возможен. Слишком много узких мест. Нет качественного литья, алюминиевого и чугуна, да ещё много чего нет. За то есть и достаточное количество фирм, оборудованных самым современным оборудованием для ремонта двигателей, спасибо большому количеству иномарок, они всё-таки иногда ломаются. Есть оригинальная технология производства поршней методом горячей штамповки, которая не только не уступает, но и превосходит качественную продукцию той же MAHLE. Проверено в гонках.

Это так, мысли в слух.

 

[Lapshin]

Вынужден поспорить по большинству позиций,которые ниже перечислю отдельно.
В общем же,хочу сказать,что каждый имеет право как на собственный взгляд на вещи,так и на собственное творчество и выбор вдиномышленников доступными средствами.Поскольку принцип добровольности здесь не нарушен,не вижу причин для огульной (не по существу аргументов),критики,особенно с переходом на личности.
Теперь - по существу.

Не хочу повторять всё, что написал Denis, потому, что согласен с ним по большинству пунктов. Экзотические кострукции вообще нет смысла рассматривать, поскольку и на производство традиционного и проверенного  двигателя денег ни кто не даст, а с экзотикой риск вообще не предсказуем.

Аргументы Дениса,сводящиеся к "все придумано до нас"- органически неприемлемы для большинства:именно поэтому даже здравые его доводы вызывают столь бурный протест.Например,утверждение,что скорость поршня должна быть 8...10 м/с,разве корректно - кто доказал,что при скорости,скажем,13 м/с,потери от трения настолько возрастут,что превысят 30-процентное увеличение рабочих циклов с примерно тем же качеством.Общего,оторванного от конкретной констукции,ответа на подобные вопросы,НЕ СУЩЕСТВУЕТ,несмотря на менторский тон их высказывающего.
Что же касается рассмотрения предложений - ординарных и оригинальных - второе просто гораздо интереснее,а,т.к.Вас инвестором становиться никто не принуждает - никто не мешает ни Вам,ни Денису создать классическую конструкцию,продвигая ее в жизнь предпочтительными условиями  

Это попадалово по определению.
Проще всего заказать комплектующие в Европе и Штатах, там это нормальная практика, когда мелкая фирма не утруждает себя содержанием парка специализированного оборудования, при небольшой серии.
На сегодня, цикл изготовления опытного мотора от ПКД до готового,  составляет всего 10-15 дней и он на стенде.

Странно,однако,что такой возможностью раскрутки моторного бизнеса никто не воспользовался - видимо,прикидки бизнес-плана дают неутешительные результаты - а нулевый,или даже убыточный проект можно делать лишь с целью самореализации.

Не смотря на то, что в Москве современные технологии прототипирования уже представлены во всём многообразии, полный цикл ещё не возможен. Слишком много узких мест. Нет качественного литья, алюминиевого и чугуна, да ещё много чего нет.

Но посмотрите на тот Джабиру - почти весь мотор сделан по обходным технологиям,из имеющихся в наличии,а,наверное,не оптимальных материалов.А ведь берут - и неплохо.

За то есть и достаточное количество фирм, оборудованных самым современным оборудованием для ремонта двигателей, спасибо большому количеству иномарок, они всё-таки иногда ломаются. Есть оригинальная технология производства поршней методом горячей штамповки, которая не только не уступает, но и превосходит качественную продукцию той же MAHLE. Проверено в гонках.

Эту мысль вслух я ,к сожалению,просто не понял,поэтому и прокомментировать не могу.

 

[Denis]

Дураки учатся на своих ошибках, умные на чужих, а мудрые смотрят на них и не
спеша пьют пиво.

Это не я сказал, но мне очень понравилось.
Добавлю, что пиво я очень люблю, особенно чешское, Pilsner Urquell.

 

[Lapshin]

Мне Вас искренне жаль,Денис.
Вряд ли Вы так и думаете:иначе так и пили бы себе пиво,али еще чего,заедали бы также любимым салом,наблюдали бы за спорщиками...ан нет,из кожи лезете,дабы убедить других совсем не во вкусе пива.Видимо,мудрости еще не набрались
Так сколько мы потеряем,увеличив скорость поршня с 10 до 15 м/с - и почему?Только без демагогии,пжлст.

 

[SKR]

2 lapshin:


Что такое "обходные технологии" в применениии к авиамотору?

Я не прикалываюсь, а правда не знаю.

Мотор вполне приличный, не похоже, чтобы на коленке сделан.

 

[Denis]

Переосмыслил:

Дураки не учатся - они продолжают наступать на те же грабли.

Умные учатся, на своих ошибках в первую очередь - чтобы стать мудрее.

Как я уже сказал, мой любимый сорт пива - Pilsner Urquell.

Я не отказываю себе в удовольствии наслаждаться им.

Перечень моих любимых закусок к этому пиву не исчерпывается и не начинается салом.

Теперь о конкретике.

Конкретно, в диапазоне средних линейных скоростей поршня от 10 до 15м/с механические потери в двигателе, как минимум, удвоятся.

Никакие материалы, покрытия и масла не изменят качественного характера этой зависимости.

Насосные потери можно будет восстановить применением настроенного впускного тракта вместие с многоклапанной головкой.
У современных автомобильных двигателей с распределенным впрыском распространен впускной тракт с резонатором Гельмгольца, нередко его настраивают на обороты между 5000 и 6000 об/мин.

Но потери на трение остаются там же, где и были, а вместе с ними и интенсивность износа, и вероятность внезапного клина.

На таких режимах не может быть и речи о достижении механического КПД даже 0.90. Как хороший результат у одного из японских моторов называют механический КПД 0.77 на максимальной мощности.

Далее, становится невозможной максимальная реализация термодинамической мощности.

В цикле Отто становится невозможной работа двигателя на оптимально обедненной смеси (коэфф. изб. воздуха в проеделах 1.05 - 1.15).
Такая смесь просто не будет успевать сгорать, будет иметь место ее догорание в выпускном тракте.

Придется обогащать смесь до 0.85 и более, даже если на этих оборотах двигатель будет частично задросселирован.  

В цикле Дизеля будет ограничено максимально возможное количество впрыснутого топлива. которое сможет относительно чисто сгореть. Это ограничение начнет сказываться уже при средней линейной скорости поршня несколько менее 10м/с. Потребуется прогрессивное обеднение смеси, а внешняя характеристика с некоторых оборотов выйдет на полочку. При повышении давления наддува форма внешней характеристики изменится мало, наибольший выигрыш будет получен за счет роста среднего эфективного давления на умеренных оборотах. Полочка внешней характеристики используется только для сшивания интервалов между передачами для получения равномерной динамики разгона машины. Это полезно для тяжелой фуры, у которой на тонну полной массы приходится едва 10л.с.

Для современного поршневого авиационного двигателя актуальна работа на 75% мощности при оборотах 95-100% и достижении минимума удельного расхода топлива и большом ресурсе.

Начиная с высоты 2500м самолет с безнаддувным мотором идет по маршруту при  полностью открытом дросселе, обеспечивая приемлемый километровый расход. При этом применяется оптимальное обеднение смеси.

Если на максимальном режиме двигатетель работает с повышеной скоростью поршня, то будет сокращение ресурса и/или потребуется ограничение времени работы на таких
оборотах.

При переводе двигателя на крейсерский режим затяжеляют винт и обороты составляют менее 80-85%. Двигатели с приводным центробежным нагнетателем на классических пасажирских самолетах, во главе с DC-3 имели эксплуатационный режим в среднем 45-55%.

Турбокомпаундные двигатели Wright Cyclone на самолетах Lockheed Constellation шли на таком режиме на выстое до 7000м (уточню).

Турбонаддувный Лайкоминг сохраняет на высотах 5000-7000м 75% мощности на оборотах около 100%.

Для негерметичного самолета, кторый не поднимается выше 300-400м, тем более, если только 300, не имееет никакого смысла такой сложный двигатель.

От наддувных моторов, работающих на максимале на 3200-3500об/мин при ходе поршня 100-110мм Лайкоминг с Континенталом давно ушли по этим же причинам.
 
Оказалось. что 2400-2700об/мин тоже неплохо, в том числе и с точки зрения удельной массы двигателя.


 

 

[Denis]

2 SKR:

Двигатель Джабиру изготовлен не просто по обходным технологиям, но я бы сказал, крайне легкомысленно.

Половинки картера и головки цилиндров изготовлены из массивных заготовок 100% механической обработкой на обрабатывающих центрах. При этом созданы предпосылки к ползучей деформации при циклических тепловых и механических нагрузках и неукротимому развитию трещин.

Нередко эти двигатели тебуют преждевременного ремонта, а практически всегда требуется частая протяжка крепежа.

Вызывает сомнения также применение полнопорного коленчатого вала на оппозитном двигателе. Это напрямую противоречит задаче максимального снижения массы при обеспечении ресурса.

Описанная технология может быть, вероятно, применена при постройке прототипа двигателя, но никак не в серии.

 

[Lapshin]

Дураки не учатся - они продолжают наступать на те же грабли.

Умные учатся, на своих ошибках в первую очередь - чтобы стать мудрее.

И как соотнести это с действительностью?Разве не то,чтобы мудрец,а просто умный человек станет надрываться на всевозможных площадках обо всех вопросах так,будто сам является автором всего,более-менее работоспособного в мире?Не думаю.

Как я уже сказал, мой любимый сорт пива - Pilsner Urquell.

Я не отказываю себе в удовольствии наслаждаться им.

Перечень моих любимых закусок к этому пиву не исчерпывается и не начинается салом.

Так может быть,это и есть тот самый случай,когда лучше жевать,чем говорить?

Конкретно, в диапазоне средних линейных скоростей поршня от 10 до 15м/с механические потери в двигателе, как минимум, удвоятся.

Я ведь просил без демагогии,а Здесь отрезано - удвоятся и все.А почему не учетверятся?
Лечить только не стоит - слава Богу,слышал все помногу раз:если спросил еще - значит,ожидал ОБЪЯСНЕНИЙ,причем приемлемых.Дальше слушать просто неинтересно.Прям,как наш Зюганов - как граммофончик,повторяете все ту же заезженную пластинку.

 

[SKR]

Понятно. С обходной технологией ясно, но кто её так назвал?
Это совсем не обходная технология, а такая же равноправная, как и традиционная.
Во-первых, исходная заготовка, если это, хоть какое,  серийное производство, выполняется методом горячего прессования. У нас на ВИЛСе этим занималась и занимается 42-я лаборатория, известная среди неавиационной части граждан своими алюминиевыми колёсами «Звезда Ралли».
Припуски на обработку получаются довольно большими, но, тем не менее, металла в стружку уходит значительно меньше, чем, как пишет Denis, из целого куска.
Надо ли говорить о том, что  кристаллическая структура картера, выполненного по подобной «обходной технологии» не совсем такая, как в простой поковке.
Эта технология довольно давно применяется и при небольших объёмах производства выгоднее, чем традиционное литьё. Не надо иметь литейное производство, а оснастка для изготовления такой заготовки стоит 5-15 тысяч долларов. И при этом прочность материала такова, что позволяет сделать лёгкий и жёсткий картер.  

<При этом созданы предпосылки к ползучей деформации при циклических тепловых и механических нагрузках и неукротимому развитию трещин.

Нередко эти двигатели требуют преждевременного ремонта, а практически всегда требуется частая протяжка крепежа.

Вызывает сомнения также применение полноопорного коленчатого вала на оппозитном двигателе. Это напрямую противоречит задаче максимального снижения массы при обеспечении ресурса.>

Это вообще домыслы, не имеющие под собой ничего, кроме заблуждения.
Полноопорный  вал там появился не случайно, наверняка разработчики крутили мотор в ANSYS, CATIA или ещё в каком другом инженерном САПР. Там они и поняли, что опоры не хватает. А уж о частой подтяжке крепежа не слышал вообще.

Вынужден опять писать, что не имел намерения кого-либо  обидеть, это всего лишь ИМХО. Предмет, который мне известен и в чем, по крайней мере я так думаю, разбираюсь.

 

[Lapshin]

Обходными технологии назвал я,имея в виду,что для действительно серийного производства они слишком трудоемки.При этом,к свойствам таким образом изготовленным агрегатоам претензии не предъявлялись,т.к.действительно,штамповка с последующей мех.обработкой широко применяется в авиации без всяких проблем.
Но всесторонний профессионал тут же выкатил семь бочек арестантов (безапелляционных,ни на чем,кроме собственных умозаключений не основанных,предположений).Домысел,что полноопорность снижает жесткость картера,особенно забавен,как и утверждение насчет изменения сбалансированности оппозита из-за полноопорности коленвала..

 

[Denis]

Домыслами я не страдаю.

Применение полноопорного коленвала на оппозите первым делом приводит к увеличению сдвига правой и левой групп цилиндров друг относительно друга. Это отдаляет схему двигателя от идеального оппозита. Для частичной компенсации этого нежелательного послелдствия, свели к минимуму ширину шатунных шеек. Все равно коленвал и картер стали длинее по сравнению с традиционной конструкцией, подобной Лайкомнгу, Жуку и Континенталу.
Для сохранения требуемой жесткости тогда следовало бы увеличить сечения металла, тем самым добавив вес.
ослабление крепежа на Жабах явление достаточно известное.  
Известно также о ремонтах после наработки 25-50часов.
Рискну высказать предположение, что картер и головки, выполненные по такой технологии не обеспечивают повторяемости физико-механических свойств.

Есть еще одно сомнение по отношению к этому двигателю, пока на уровне предположения - слишком короткие шатуны. Подозрение основано на малой габаритной ширине двигателя.

Другой пример оппозитного двигателя с полноопорным коленвалом - инжекторный Субару. Там  шейки умеренно узкие, но щеки ужасно тонкие. Длина коленвала, возможно, сохранена сопоставимой с классическим оппозитным, а все щеки имеют противовесы. двигатель работает в диапазоне оборотов до 6000об/мин, где силы инерции сравниваются и даже могут превзойти силы реакции газов. У авиационного двигателя ситуация обратная.

Попался мне на глаза еще один анализ конструкции оппозитного двигателя, применительно  к перспективному двигателю для самолетов категории S-LSA. Победила конструкция, идентичная Континенталу О-200, т.е. четырехцилиндровый оппозит с попарными кривошипами, без противовесов и, естественно, с тремя коренными шеями. Различие в длине коленвала было довольно заметным.

Хотели получить мощность 120л.с. при весе менее 90кг, против 100л.с. и 97кг О-200.

Чертеж общего вида этого двигателя свидетельствует о применении той же технологии изготовления, что и Джабиру.

Сейчас об этом проекте ничего не слышно. Не исключено, что возобновление выпуска новых двигателей О-200 и их доступность по цене $16500-17000 сыграли свою роль. В весовую сводку и стимость самолета этой категории (двухместный. до 600кг полетной массы) прекрасно вписывается и Континентал О-200, и лайкоминг )-235. А этот Лайкоминг весит те же 97кг при мощности до 118л.с. и ТВО 2400часов.
С учетом того, что S-LSA есть пока что явление сугубо американское, а бензин 100LL у них ненамного дороже автомобильного, да еще и Континентал О-200 кушает автомобильный бензин вообще без проблем, оказалось трудно предложить новый двигатель, в чем-либо более привлекательный.


Есть еще одна примечательная история разработки двигателя Masquito 2.6. Обещали 120л.с. при 50кг массы. Пришли к невозможности реализации заявленных характеристик. Впоследствии был разработан двигатель ULpower весом 72кг, собщают о мощности 86-102л.с. при 2800-3300об/мин. Примечательно, что первый прототип был изготовлен по тезгнологии Джабиру, сейчас картер и головки литые.  Что будет с ним дальше -?

Эти сображения имеют отношение к любому новому проекту.

 

 

[Denis]

Информация к размышлению:

http://www.gesoco.com/engines/m14d.html

http://www.gesoco.com/engines/r263/r263.html

 

[Lapshin]

И что?
Америку что ли открыл?
И на польском Орлике и на русской Молнии-1 давным-давно стоят М-14-е без редукторов,а что толку?Никаких преимуществ ни один из этих типов не имел.
5-цилиндровый М-5 Воронежского завода также сделан уже давно:более того,он гораздо лучше приведенного как по мощности,так и по габаритам.

 

[Denis]

Сложно вообразить на Орлике винт диаметром 2.4м.  А при тех оборотах, которые у М-14П на выходе редуктора(1830об/мин) винт, который помещается в компоновку этого самолета и отвечает его диапазону скоростей, будет страшен.

Двигатель М-5 я не видел ни живьем, ни в чертежах, знаю только, что такой делали. Конкурировать ему предстояло бы с Лайкомингом О-320. Это сложно.

 

[Lapshin]

Орлик с двухметровым винтом и без редуктора осматривал лично (впрочем,не берусь утверждать,что они все такие).
Двигатели М-5,как и М-7 были изготовлены,испытаны,подготовлены к с6ерийному производству.Однако этого не случилось;главный конструктор по поршневым,Ковалев,уволился - поэтому перспективы моторов с ЦПГ М-14-го более,чем туманны.
Но М-5 честно выдавал 169 л.с. при диаметре двигателя (точно не помню) около 800 мм и укороченном ходе поршней.
После передачи двигателя в Харьков для испытаний в составе ХАИ-60,мне неизвестна его дальнейшая судьба.

 

[Denis]

Самолет Орлик после безредукторного М-14ПМ получил ТВД.
В изначальном поршневом варианте имел, возможно, самый чистый капот из всех. что делали для М-14П. Еще один пример - капот самолета Mccullocoupe.


Про самолет ХАИ-60 знаю только, что стоит он без двигателя. Известно о попытке применения М-3, который безобразно трясся, затем Вальтера. С Вальтером он имел все шансы полететь, но не сложилось.

160 л.с. достаточно для самолета класса Сессна-172, но самолет с таким же сочетанием полезной нагрузки, скорости и дальности можно сделать и на моторе в 115-125л.с.

Ход поршня у румынского 5-цилиндрового мотора 94мм при этом наружный диаметр 838мм.
Если использованы штатные цилиндры М-14П, меньше вообразить сложно.  Разумно укоротить ход до 110-115мм, не 94.


 

 

[Lapshin]

Вот,прочитал в "авиационной технике" про Воронежские моторы семейства М-14.http://www.aerotechnics.ru/news.aspx?id=10430
Правда,информация очень смахивает на хорошую мину при плохой игре:направления работы указаны верно;характеристики моторов - правильные,однако,с тем составом,который сейчас работает на ВМЗ над поршневыми,оптимизм мне представляется чрезмерным.
Впрочем,рад бы был ошибаться.

 

[Denis]

Информация датирована 2004 годом. Я не смог, например, выяснить у хаевцев, был ли вообще им передан двигатель М-5 на испытания.

Продажа в Германию для наземных испытаний тоже как-то странно звучит.

Что касаемо проектных характерестик М-5, М-7 и М-9, то как долго у нас еще будут пытаться все закидать Шапками, получить на Шару и т.д.? например, заявляют для М-5 170л.с.  вес 135кг и удельный расход 190-215г/л.с. Вопросы: что включено в этот вес, какое топливо, какие режимы и ожидаемый ресурс?

Моторы Lycoming O-360 и IO-360 при весе полностью оборудованного двигателя 132-140кг выдают 180-200л.с. на бензине 100LL и как раз 170 л.с. на 80-октановом бензине. При этом максимальный режим у них без ограничения времени. ТВО 2000часов и минимальнв\ый расход топлива (те же значения, а то и меньше), на режимах до 75% мощности и 100%оборотов.  Эти моторы не имеют ни редуктора, ни приводного нагнетателя и неизмеримо проще звездобразных двигателой и по конструкции и в эксплуатации.  Где здесь весовое преимущество звездообразной схемы?
Предположим также, что внешний маслобак и кое-что из навесного оборудования в заявленную массу двигателя не включено (как и для М-14П).

Использование приводного нагнетателя не мешает в принципе получить заявленные значения удельного расхода топлива, но только для ограниченного диапазона режимов, как правило не выше 50-55% мощности. Далее, удельный расход будет расти стремительным домкратом и превысит на взлетном режиме 300-320г/л.с.ч. Оптимальное согласование с винтом будет возможно только с ВИШ. При использовании такого двигателя на легком одномоторном самолете будет повышенный расход топлива в среднем за полет и недоиспользование мощности двигателя из-за ограничения времени работы на максимальном режиме, а  также стремления использовать крейсерский режим для набора высоты, дабы избежать прерасхода топлива.

Добавлю, что недавно получил Сертификат Типа клон Лайкоминга О-360, мощностью 180 л.с. предназначенный для работы на нормальном автомобильном бензине.  Совершенно серьезно.

Сделать 5-цилиндровую звезду, которая в этом классе мощности будет заметно легче названных оппозитов, вероятно можно, но цилиндры у нее будут совершенно другой размерности. Это будет совершенно новая разработка с нуля.

С учетом этого, проектируемый румынский мотор R-263 в начальной 125-сильной версии представляется намного более перспективным. У него и технические характеристики выглядят вполне достижимыми, и по культуре веса, возможно, выходит некотроый выигрыш по сравнению с Continental IO-240.

Что касается мотора М-7, то я видел его габаритный чертеж в вертолетной версии более 10 лет тому назад.  

 

[Guest]

У меня вопрос про двухтактные дизеля. Почему на них не применяются для головки материалы с малой теплопроводностью для элементарного снижения тепловых потерь? А заодно и днище поршня теплоизолировать? Вроде бы очевидное решение для повышения КПД и снижения массы ребер охлаждения. Ну вроде вставки какие нибудь поставить. Давно, уже лет 20 мучаюсь этим вопросом, но ответа так и не нашел.

 

[Denis]

Если применитьь для головки и поршня материал или покрытие с малой теплопроводностью, то вместе со снижением потерь тепла в цикле, возрастут и температуры свода камеры сгорания и днища поршня. Соответственно, применяемые материалы должны будут это выдержать. Система охлаждения требуется двигателю внутреннего сгорания только для того, чтобы обеспечить сносные условия существования его материалам и маслу. Были проработки адиабатного дизеля с керамическими деталями ЦПГ или по крайней мере, керамическими вставками. Ничего не вышло, ресурс не превышал нескольких десятков часов.

Однако, теплоотдача в систему охлаждения зависит от целого ряда  параметров, таких как площадь свода камеры сгорания, частота циклов, особенности протекания рабочего процесса, и, естественно, допустимая температура головки. У четырехтактных авиационных двигателей воздушного охлаждения с искровым зажиганием типичной величиной мощности, отдаваемой в оребрение головки и цилиндра является 15% всего тепла, вносимого в рабочий цикл, или же примерно половина мощности на валу. Нужно сказать, что это совсем немного. В иследовавшемся адиабатном двигателе все равно имели место довольно заметные потери тепла с поверхности головки цилиндра.

Примечательно, что если дорасширить выхлопные газы этого двигателя в компаундной турбине, то возможно вернуть на коленчатый вал механическую мощность, соизмеримую с названными потерями в систему охлаждения.

У адиабатического неохлаждаемого двигателя вместе с устранением потерь в охлаждение также неизбежно возрасла бы температура выхлопных газов.